中國半導體現狀及展望 (中)

半導體生產設備

美國針對華為和中芯國際的出口管製措施突顯了大陸半導體行業對外國的依賴。2020年中期，大陸工業和信息化部前部長表示，中國工業中90%的半導體生產設備需求是進口的。根據2021年初的一項國外估計，大陸半導體生產設備部門滿足的需求不到中國工業需求的8%，而且“幾乎沒有能力建設(例如)光刻機、晶圓檢驗、先進離子注入、原子層蝕刻和測試先進邏輯芯片。”

2019年，大陸半導體生產設備供應商的全球市場份額估計在除包裝和測試設備外的所有主要類別中都不到2%。除華創(Naura)(下圖 NAURA)和中微半導體(AMEC)外，2020年大陸半導體生產設備供應商的收入不到1.5億美元；相比之下，一家美國公司(應用材料公司)在2020財年報告了172億美元的收入。2021年初對10家領先的大陸半導體生產設備供應商進行的一項調查顯示，隻有一家(中微半導體)在生產14納米以下工藝的產品，盡管許多公司提供28nm工藝的產品。但大陸公司生產的大多數設備不是晶圓廠設備，而是半導體裝配、測試和包裝(ATP) 設備，以及太陽能電池板和平板顯示器的製造設備。

2021年5月，大陸媒體聲稱，對於22–45nm工藝，大陸已經具備了在半導體生產設備中替代國外資源的技術能力，但光刻機除外。大陸對外國光刻機的依賴不僅僅限於ASML的尖端光刻機。上海微電子(SMEE)(下圖 天天要聞)目前僅能量產90納米光刻機。據說上海微電子最早在今(2021)年第4季度將推出28納米光刻機。

2020年，一家大陸研究院發表了一份國際同行評議的研究報告，指出大陸與5nm光刻生產技術“相去甚遠”。2021年5月，大陸媒體報道浸沒式光刻設備(90納米以下所必需的)的研究進展處於“穩定進展狀態”， (14納米以下的商業規模生產至關重要的)EUVL開發在某些方麵也取得了進展，但都距離製造還有較長的路要走。考慮到必須開發和集成的複雜係統的數量，這還需要很多年的時間，除非外國行業領袖提供技術援助。由此，大陸在十年內幾乎不可能在晶圓製造所需的幾十種設備中“去美國化”。

光刻膠

半導體生產過程所需的材料，大多數由日本、美國和歐洲公司供應。2021年初，一位專家評估，大陸在關鍵材料方麵，如IC級多晶矽、EUV材料和光刻膠，仍然落後。但大陸企業也在這一領域朝著部分進口替代能力邁進。例如，2020年，大陸南大光電材料股份公司(Nata Optoelectronic Materials)(下圖 YiCai Global)生產了一種氟化氬(ArF)光刻膠材料，該材料通過了用於50nm工藝的測試。但該產品不太可能用於50nm以下的節點。2021年1月，另一家公司(蘇州晶瑩化工)稱將在三年內生產出用於45–28nm節點使用的大規模光刻膠。由於進入尖端晶圓製造的高性能材料市場壁壘巨大，大陸供應商不太可能在未來10年內成功進入這一細分市場並挑戰國際現有供應商。

晶圓

過去三年，全球矽片市場穩定在110億美元左右。隨著台灣環球晶圓(GlobalWafers)成功收購德國世創(Siltronic)公司，日、韓、台四家公司將控製90%以上的全球市場：日本信越(Shin Etsu)、日本勝高(Sumco)、台灣環球晶圓(GlobalWafers)和韓國SK Siltron(下圖 雪球)。矽片是從多晶矽製成的單晶錠中切割出來的。這種高純度(99.99999999%)多晶矽的供應商市場也同樣集中。德國瓦克(德國)、美國鐵杉(美國)和日本德山(日本)控製了世界80%以上的市場。

按照國際標準，大陸的晶圓生產能力仍然相對較低。許多大陸公司開發了300毫米和200毫米晶圓的技術，但其質量和產量仍明顯落後於全球領先者。在未來5至10年內，大陸企業可能仍將局限於低端產品和國內客戶。然而，大陸在碳化矽/氮化镓(SiC/GaN)方麵的前景看起來更好。華為在5G市場領先地位上利用基於氮化镓的功率放大器作為無線電天線，這是大陸公司在這一領域可能實現超越的一個早期跡象。

ATP

組裝、測試和封裝(ATP)是半導體製造過程中繼晶圓製造之後的最後一步。全球10家最大的外包半導體組裝和測試(OSAT)提供商中有9家位於中國大陸、台灣和新加坡。僅大陸和台灣就占全球OSAT容量的60%以上。北美僅占全球OSAT容量的3%。

2019年，全球封裝市場價值430億美元。按收入計算，最大的OSAT公司是台灣的日月光(ASE)集團，2019年的收入為85億美元，2019年的市場份額為26%。排在第二位的是收入43.1億美元的美國安靠科技(Amkor Technologies)。大陸在全球ATP行業的份額為20%，銷售額排名前六的公司中有三家是大陸公司，包括全球第三大OSAT公司江蘇長電科技(JCET) (下圖 全球TMT)。 目前，全球20%以上的組裝和測試設施位於中國。大陸封裝的一個短板在於其關鍵封裝材料大部分來自進口，其近日(2021年9月)在浙江平陽投產的首條單晶納米銅智能加工生產線，有助於實現大陸在半導體關鍵材料方麵代替進口的目標。

作為下遊生產環節，大陸的ATP將受益於中國芯片設計和製造業的增長。大陸企業目前在這一領域(中、低端)具有競爭力，而ATP在價值鏈中的角色意味著，除非受到外國出口管製的幹擾，否則外國企業幾乎沒有動力避開大陸供應商。但高端高級包裝仍由非大陸企業，如台積電主導。對封裝的安全擔憂將可能減少中國大陸ATP公司通過與全球領先的設計和製造公司合作來推動自身技術發展的機會。

未完待續

參考資料

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豐牛財經. (2021). 中國造不出EUV光刻機？3大關鍵技術都已突破，距離成功僅剩一步. 網易. 鏈接 https://www.163.com/dy/article/GEG92EOF05527K01.html

半導體工藝與設備.(2021). 中國光刻機傳來捷報，中科院果然言出必行！鏈接 https://www.eet-china.com/mp/a72867.html

FLIPBOARD. (2021). China claims chipmaking breakthrough with mass production of key material just 1/10 width of a human hair. 鏈接  https://flipboard.com/topic/eastchina/china-claims-chipmaking-breakthrough-with-mass-production-of-key-material-just-1/a-89TT-Z0GSyyuAyBYFscDiw%3Aa%3A56635534-e4fa7935e2%2Fglobaltimes.cn

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[國華P]

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